Harze zum Schutz

Leistungsstarke Harze zum Schutz von elektronischen Geräten

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Harze werden in der Elektronik- und Elektrotechnikindustrie weithin zu Verguss- und Verkapselungszwecken eingesetzt. In der Regel finden drei Haupttypen mit unterschiedlicher chemischer Beschaffenheit Anwendung: Epoxid-, Urethan- und Silikonharz. Electrolube entwickelt, produziert und vertreibt eine große Auswahl von Harzprodukten in diesen Kategorien.

Alistair Little, Technical Director, Electrolube

Der Artikel beschreibt die verschiedenen Harzsorten zur Verkapselung von Schaltkreisen und anderen elektronischen Komponenten und gibt Hintergrundinformationen zu deren Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten mit Beispielen aus Electrolubes eigenem Produktportfolio.
Epoxidharze
Epoxidharze erfreuen sich dank ihrer ausgezeichneten chemischen und mechanischen Eigenschaften sowie ihrer Beständigkeit gegen Chemikalien und hohe Temperaturen großer Beliebtheit in der Elektronikindustrie. Sie schützen elektrische Bauteile gegen Staub, Feuchtigkeit und Kurzschlüsse. Zudem besitzen Standard-Epoxidharze eine bessere Wärmeleitfähigkeit als Luft und bieten so eine effektivere Wärmeableitung für Bauteile, was deren Lebensdauer verlängert. Heutzutage ist eine Vielzahl verschiedener Harzsysteme auf Epoxidbasis erhältlich, die eine große Bandbreite unterschiedlicher Eigenschaften bieten. Der Aushärtungsprozess für Epoxidharze ist im Allgemeinen langsam, aber mit Aminen, Amin-modifizierten Polymeren oder Polyamiden können viele unterschiedliche Aushärtungsgeschwindigkeiten und Eigenschaften nach dem Aushärten erzielt werden. Die Reaktion kann sehr schnell, aber auch stark exotherm ablaufen, wodurch die Möglichkeit einer unkontrollierten Reaktion besteht. Dies kann durch eine Modifizierung der Aminchemie des Harzes oder durch die Nutzung eines Füllstoffes abgeschwächt werden, der die Hitze der Reaktion aufnimmt und oft als Flammschutzmittel verwendet wird. Dabei ist zu beachten, dass die Temperatur, bei der ein Harz aushärtet, nicht nur seine Aushärtungsgeschwindigkeit beeinflusst, sondern auch die Qualität des Endergebnisses. Es sollten also einige Versuche durchgeführt werden, bevor man sich für eine bestimmte Aushärtungsgeschwindigkeit entscheidet.
Eines der neuesten Epoxidharze des Unternehmens, ist eine modifizierte Formel des wärmeleitenden Epoxidharzsystems ER4001, das eine verbesserte Aushärtungsmethode bietet und dadurch schonender für Mensch und Umwelt ist. Dieses Harz ist besonders für Anwendungen in der Automobilindustrie (sowohl für klassische als auch Elektroantriebe) geeignet, die im Allgemeinen eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Beständigkeit gegen Temperaturänderungen erfordern. Das verbesserte ER4001 eignet sich auch ideal für LED-Beleuchtungseinheiten, wo es die Wärme besser ableitet und die Produktlebensdauer verlängert.
Das Epoxidharzportfolio des Unternehmens umfasst eine große Auswahl an transparenten, weißen und schwarzen ein- und zweiteiligen Produkten mit einer Vielzahl nützlicher Eigenschaften, die die meisten Ansprüche an Verguss-, Versiegelungs- und Tränkharze erfüllen. Sie bieten außergewöhnliche elektronische und thermische Vorteile, Flammhemmung und Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien und Treibstoffe.
Polyurethanharze
Während Epoxidharze nach dem Aushärten eine harte und unflexible Verkapselung bilden, sind Polyurethanharze im ausgehärteten Zustand dehnbar bzw. gummiartig, was besonders nützlich ist, wenn der zu vergießende Stromkreis empfindliche Bauteile enthält. Wie Epoxidharze schützen Polyurethanharze gegen Chemikalien, Staub und Feuchtigkeit, bieten eine ausgezeichnete elektrische Isolierung und haften sehr gut an den meisten Trägerstoffen aus Metall und Kunststoff. Im Gegensatz zu Epoxidharzen kommt es bei Polyurethanharzen zu einer schwächeren exothermen Reaktion während der Aushärtung, selbst bei Schnellhärtesystemen. Gehärtete Polyurethanharze sollten jedoch keiner anhaltenden Betriebstemperatur über 130 °C ausgesetzt sein.
Die neuesten Polyurethanharze des Unternehmens richten sich speziell an die Bedürfnisse von LED-Beleuchtungsherstellern, die ihre Produkte schützen wollen. UR3638 ist eine robustere Version des Produkts 3634, die geringere exotherme Eigenschaften aufweist und einen klaren, transparenten Überzug erzeugt. Durch die geringe exotherme Reaktion dieses Harzes ist es besonders für Anwendungen geeignet, bei denen größere LED-Beleuchtungseinheiten verkapselt werden. Es handelt sich hierbei um ein aliphatisches Polymer, das eine herausragende UV-Stabilität sowie ausgezeichnete Durchlässigkeit von sichtbarem Licht bietet, womit es das ideale Harz für weiße LEDs ist. Das zweite neue Polyurethanharz ist ein klares/transparentes Harz mit geringer exothermer Reaktion, geringer Viskosität, geringer Härte und hoher Flexibilität, das für die Verkapselung einer Vielzahl von elektrischen Bauteilen, aber besonders LEDs entwickelt wurde. Die Flexibilität des ausgehärteten Harzes minimiert die Belastung für die Verbindungsabschnitte der Bauteile während des Aushärtens. Die Polyurethanharze sind als weiße, schwarze, blaue, hellgelbe, getrübte und transparente Formeln erhältlich und bieten wie auch die Epoxidprodukte eine Vielzahl an Eigenschaften, die die Bedürfnisse von Umgebungen mit hoher Temperatur und chemischer Kontamination, mechanischer Belastung oder Feuchtigkeit erfüllen.
Silikonharze
Wie einige Arten von Polyurethanharzen verfügen optisch klare Silikonharze wie SC3001 über eine herausragende Widerstandsfähigkeit gegen UV-Licht und bewahren ihre Klarheit auch während strenger Beanspruchungstests im Labor. Durch die nachgewiesene UV-Resistenz eignen sie sich ideal für LED-Anwendungen, bei denen die Farbstabilität des Harzes wichtig ist, um die Farbtemperaturveränderung der LED-Beleuchtungseinheit selbst zu minimieren.
Auch wenn sie nicht so beliebt wie Epoxid- und Polyurethanharze sind, bieten Silikonharze bei der Verwendung als Verkapselungsharz einige deutliche Vorteile, da die ausgehärteten Produkte über eine hohe Flexibilität, ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien, Staub und Feuchtigkeit, und gute elektrische Isoliereigenschaften verfügen. Silikonharze sind oft teurer als Epoxid- oder Polyurethanharze, eignen sich dafür aber perfekt für die Verwendung bei kontinuierlich hohen Betriebstemperaturen (über 180 °C). Darüber hinaus ist die exotherme Temperatur beim Arbeiten mit Silikonsystemen sehr niedrig, was die Kompatibilität mit wärmeempfindlichen Bauteilen sicherstellt. Im Gegensatz zu Polyurethanharzen benötigen Silikonharze Wasser, um auszuhärten. Die Reaktion findet bei Zimmertemperatur statt (sog. „Raumtemperaturvulkanisierung“, RTV). Das Harz kann allerdings – abhängig von der Vergusstiefe oder Materialdicke – 24 bis 48 Stunden zur vollständigen Aushärtung benötigen. Silikonharze zeigen auch eine ausgezeichnete Haftung an den meisten Trägerstoffen wie Metall und Kunststoff.
Neben dem transparenten zweiteiligen Silikongießharz SC3001 liefert das Unternehmene auch die dunkelgraue Allzweckverbindung SC2001 (zusammen mit einer schneller aushärtenden Version – SC2001FD) und die zweiteilige, hoch thixotrope und flammhemmende Gießverbindung SC3003 für Anwendungen, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit erfordern.
Beim Großteil der Harze des Unternehmens handelt es sich um zweiteilige Systeme, die durch das Mischen im richtigen Verhältnis polymere Materialien bilden. Durch sorgfältige Entwicklung der Rezeptur kann das ausgehärtete Harz direkt auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten werden.


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